电工电子学,11粉一

1、电工电子学综述合肥学院化学与材料工程系粉体材料科学与工程班 级：粉体1班姓 名: 董 育 学 号: 1103011033指 导 老 师：朱晓平2014年1月9日电工电子学综述摘要：电工电子已经在我们的生活中处处见，可谓屡见不鲜，电工电子技术已经为我们带来了很多，但是最基础的电工电子有关的知识我们才刚刚接触，也只是学习了电路和电路元件，电路分析，分离元件基本电路，数字集成电路这些浅薄的有关电工电子的知识，这些远远不能够满足于我们现在的生活需要。尽管如此，我还是要盘点一下我学习得有关电工电子方面的知识。关键词：电路;元件；电压；电流；门电路；引言：在现在这样科技发展的生活中，我们离不开电工电子产品

2、，各种各样的电子产品出现在我们的生活中，为我们提供了更加优越的生活环境，更加美好的生活条件。电子产品出现于实验室，服务于我们的生活中，为我们的生活添加精彩。现在的我们已经完全离不开电工电子产品了，没有电工电子产品的帮助，我们的生活会怎样，我们很难去想象。 正文：我们第一章学习的主要是电路和电路元件，电路及电路元件在我们初中的时候就有所接触，我们并不陌生。在此我们主要学习了几种电路元件及其连接方式还有一些简单的电学元件。但是在这之中也有一些重要的元件，二极管就是其中的一个，二极管在电子技术中也扮演着十分重要的角色，而且在我们的生活中随处可见,可见二极管在我们的生活中也就显得尤为重要。我们先从简单

3、地电路说起，尽管我们在很久以前就了解了电路的有关知识，但是我们还是要学习，因为电路是所有电路的基础，基本电路的掌握对我们学习更加高级的电路是必不可少的。基本的电路包括电源，导线，开关，用电器。用电器有很多种在日常生活中有灯，电视，电冰箱等有关用电的电器，但是在我们的实验室中就比较简单了，在实验室中主要有电灯，电学仪器等等。而电阻，电感，电容，二极管只是其中的几种而已。电阻：电阻是电阻元件的简称，电阻元件上的电压和电流之间的关系称为伏安特性。伏安特性曲线是直线的电阻元件称为线性电阻，线性电阻两端的电压和电流之间服从欧姆定律。电感：电感是电感元件的简称，当有电流通过电感元件时，其周围将产生磁场。若

4、电感元件中的磁通和电流之间是线性函数关系，则称为线性电感，若电感元件中的磁通和电流之间不是线性函数关系，则称为非线性电感。电容：电容是电容元件的简称，当电容元件两端加有电压时，它的极板上就会存储电荷，若电荷量和电压之间是线性函数关系，则称为线性电容，若电容元件的电荷量与电压之间不是线性函数关系，则称为非线性函数。二极管：又称晶体二极管，简称二极管。二极管是只往一个方向传送电流的电子元件，它具有1个零件号接口的2个端子的器件，具有按照外加电压的方向，使电流流动或不流动的性质。晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，

5、由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。它是一种具有单向导电的二端器件，有电子二极管和晶体二极管之分，电子二极管现已很少见到，比较常见和常用的多是晶体二极管。二极管的单向导电特性，几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。二极管的电压与电流不是线性关系，所以在将不同的二极管并联的时候要接相适应的电阻。晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电

6、流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程度时，p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。p-n结的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿之分。二极管种类有很多，按照所用的半导体材料，可分为锗二极管和硅二极管。根据其不同用途，可分为检波二极管、整流二极管、稳压二极管、开关二

7、极管、隔离二极管、肖特基二极管、发光二极管、硅功率开关二极管、旋转二极管等。按照管芯结构，又可分为点接触型二极管、面接触型二极管及平面型二极管。点接触型二极管是用一根很细的金属丝压在光洁的半导体晶片表面，通以脉冲电流，使触丝一端与晶片牢固地烧结在一起，形成一个“PN结”。由于是点接触，只允许通过较小的电流（不超过几十毫安），适用于高频小电流电路，如收音机的检波等。面接触型二极管的“PN结”面积较大，允许通过较大的电流（几安到几十安），主要用于把交流电变换成直流电的“整流”电路中。平面型二极管是一种特制的硅二极管，它不仅能通过较大的电流，而且性能稳定可靠，多用于开关、脉冲及高频电路中。二极管的一

8、些性质：1、 最大整流电流：是指二极管长期连续工作时允许通过的最大正向电流值，其值与PN结面积及外部散热条件等有关。2、 最高反向工作电压：加在二极管两端的反向电压高到一定值时，会将管子击穿，失去单向导电能力。为了保证使用安全，规定了最高反向工作电压值。3、 反向电流：反向电流是指二极管在规定的温度和最高反向电压作用下，流过二极管的反向电流。反向电流越小，管子的单方向导电性能越好。4、 动态电阻Rd：二极管特性曲线静态工作点Q附近电压的变化与相应电流的变化量之比。 现在二极管技术已经很纯熟了，特别是LED方面，和我们的生活密切相关，因此，对于二极管的认识，这也是很重要的。 在第二章中我们主要是

9、学习电路的电路的分析，这些对于我们来说不是很陌生，可以说在我们上中学以后就经常接触，而且几乎天天要画有关的电路图，但是我们并不熟悉在我们日常生活中的很多电路，更不了解一些多电源工作的电路和一些交变电流。所以电路分析在我们日常生活中尤为重要。 在第二章中我们主要学习了一些基本的电学定理，和认识一些生活中常见的电路。其中主要的定理有基尔霍夫定律，支路电流法，叠加定理，等效电源定理，正弦交流电路，三项交流电路等。关于基尔霍夫定律又分为基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。基尔霍夫电流定律：在任何电路中，任何节点上的所有支路电流的代数和在任何时刻都等于零。基尔霍夫电压定律：在任何电路中，形成一个回路的所

10、有支路沿同一循环方向电压的代数和在任何时刻都等于零。在支路电流法中，解题步骤为：1，标出各支路电流的参考方向 2，根据基尔霍夫电流定律列出节点的电流方程式。 3，标出回路的循环方向，根据基尔霍夫电压定律列出回路的电压方程 4，解联立方程组，求出各支路电流。叠加定理: 对于一个线性电路来说，由几个独立电源共同作用所产生的某一支路的电流或电压，等于各个电源单独作用时分别在该支路，所产生的电流或电压的代数和。等效电源定理：对于二端网络来说，从一个端子流出的电流一定等于流入另一端子的电流。等效电源定理又分为戴维宁定理和诺顿定理，戴维宁定理指出对于外电路来说，一个线性有源二端网络可用一个电压源和一个电阻

11、串联的电路来等效。正弦交流电路的正弦量的三要素分别是：1，周期，频率，角频率。2，相位，初相位，相位差3，瞬时值，最大值，有效值 三相交流电路中包括三相交流电源和三项电路的计算，三相交流电源中有三个火线和一个零线。三项交流电源的计算，要用到向量的运算，把电源的一般式是化为电源的向量式。 非正弦交流电路：要对非正弦周期信号进行分解然后利用叠加定理进行分析计算。一阶电路的瞬态分析：分析电路从一个稳态的过程变为另一个稳态的的过程成为瞬态分析或者暂态分析。在第三章中我们学习的主要是分立元件基本电路，这也是我们接触的比较复杂的比较完整的的电路了。在本章中主要有共发射极放大电路，共基极放大电路，分立元件组

12、成的基本门电路等。共发射极放大电路中包括了电路的组成，静态分析，动态分析，静态工作点的稳定。电路的组成：它由晶体管，电阻，电容，以及直流电源组成。其中晶体管是双极晶体管，可以是NPN或PNP型晶体管，在这个电路中主要起放大作用的是双极晶体管。静态分析和动态分析：当放大器没有输入信号时，电路中各处的电压，电流是直流恒定的值，称为直流工作状态或者静止状态，简称静态。放大器有输入信号时，电路中各处的电压，电流都处于变动的工作状态，简称动态。静态分析就是分析放大电路的直流工作情况，以确定，晶体管个电极的直流电压和直流电流的数值。动态分析就是分析输入信号变化时，电路中各种变化量的变动情况和相互关系，动态

13、分析的主要工具是微变等效电路。常用的分析方法有图解法，微变等效电路分析法。静态工作点的稳定：要使放大电路正常而稳定的工作，除了必须选取合适的静态工作点外，还应保持所选的静态工作点基本不变，即要求静态工作点稳定。分立元件组成的基本门电路：这是一种由二极管组成的电器元件门电路，门电路是一种开关电路，在输入和输出信号之间存在着一定的因果关系即逻辑关系。把输入信号看作条件，把输出信号看作结果，则当条件具备时，结果就会产生。二极管是门电路参与的主要电器元件。二极管是晶体管的一种，所以在门电路中自然也有双极晶体管的存在，双极晶体管也参与了许多许多门电路的构成。在第四章内容中我们主要学习了各种门电路，以及其

14、逻辑关系和有这些门电路参与的数字集成电路。随着经济的发展，人们生活质量的提高，生活中遍布着各类电子消费产品。电脑手机和mp3播放器等电子产品和人们的生活息息相关，这些都为集成电路产业的发展带来了巨大的市场空间。集成电路产业是衡量一个国家综合实力的重要重要指标。而这个庞大的产业主要由集成电路的设计、芯片、封装和测试构成。在这个集成电路生产的整个过程中，集成电路测试是惟一一个贯穿集成电路生产和应用全过程的产业。集成电路测试是伴随着集成电路的发展而发展的，它为集成电路的进步做出了巨大贡献。我国的集成电路自动测试系统起步较晚，虽有一定的发展，但与国外的同类产品相比技术水平上还有很大的差距，特别是在一些

15、关键技术上也难以实现突破。随着集成电路应用领域扩大，大量用于各种整机系统中。在系统中集成电路往往作为关键器件使用，其质量和性能的好坏直接影响到了系统稳定性和可靠性在本章中我们主要学习了逻辑函数的表示和化简，集成门电路，组合逻辑电路，集成触发器，时许逻辑电路等，这些都是基本逻辑电路的基本内容。逻辑函数的表示与化简： 常用表示方法是逻辑表达式来表示。集成门电路：门电路是数字集成电路的基本逻辑单元，在实际应用中，广泛使用的是与门电路，非门电路，或门电路，与非门电路，或非门电路，异或门电路。组合逻辑电路：利用各种门电路组成的能够达到目的的电路。集成触发器：具有记忆功能的基本逻辑单元。时许逻辑电路：若逻

16、辑电路由触发器或触发器组成器加组合逻辑电路组成，则他的输出不仅与当前时刻的输入状态有关，而且与电路原来状态有关，这种电路称为时许逻辑电路。作为一种电子产品，所有的芯片不可避免的出现各类故障，如何检测故障剔除次品是芯片生产厂商不得不面对的一个问题，良好的测试流程，可以使不良品在投放市场之前就已经被淘汰，这对于提高产品质量，建立生产销售的良性循环，树立企业的良好形象都是至关重要的。下面我简单的谈谈逻辑电路的测试：各类故障可能包括：1.固定型故障；2.跳变故障；3.时延故障；4.开路短路故障；5桥接故障，等等。测试的作用是检验芯片是否存在问题，测试工程师进行失效分析，提出修改建议，从工程角度来讲，测

17、试包括了验证测试和生产测试两个主要的阶段。一款新的集成电路芯片被设计并生产出来，首先必须接受验证测试。在这一阶段，将会进行功能测试、以及全面的交流（AC）参数和直流(DC)参数的测试等，也可能会探测芯片的内部结构。通常会得出一个完整的验证测试信息。依照器件开发和制造阶段、采用的工艺技术、测试项目种类以及待测器件等的不同，测试技术可以分为很多种类。器件开发阶段的测试包括：1.晶圆测试（Wafer Test）：对裸露的、尚未切割的每颗晶圆进行探针测试。测试过程中，要让测试仪的探针与晶粒上的节电接触，测试晶粒的电气特性不合格的晶粒会被标上记号。探针卡的阻抗匹配和延时问题必须加以考虑，以便于时序调整和

18、矫正。2.生产测试：晶圆上的芯片经过封装后，对成品进行全面的电性能测试。3.老化测试：通过生产性测试的产品并不是完全一致的，在实际应用当中，有些会很快失效，而有些会能长时间正常工作。老化测试是通过一个长时间的连续或周期性的测试使不耐用的器件失效，从而确保老化测试后器件的可靠性。老化测试分为静态老化测试和动态老化测试。静态老化测试是在给器件提供供电电压下，提高器件的工作温度，对其寿命进行测试。动态老化测试是在静态老化测试的基础上施加激励。4.质量控制测试：为确保生产产品的质量，对准备出厂的合格器件进行抽样测试，确保良品的合格率。集成电路测试的原理与方法通常的按测试项目种类分主要包括：1逻辑功能测

19、试：根据被测器件的真值表，设计向量，对器件逻辑功能进行测试。2直流参数测试：在DUT的引脚上施加电流或电压，测出具体的参数数值。测试项目包括：开路/短路测试，输出驱动电流测试，漏电电流测试，电源电流测试，转换电平测试等。逻辑功能测试是旨在于检查被测器件在类似实际使用的环境下是否能实现其预期逻辑功能的一类测试，也就是我们常说的功能测试。功能测试根据被测器件的真值表、状态方程、测试图形来测试器件的逻辑功能。功能测试是全集的，测试向量集不会包含多余的测试向量，但必须有足够高的故障覆盖率。在电路中传输的逻辑“1/0”是由带定时特性和电平特性的波形，与波形形状、脉冲宽度、脉冲边缘或斜率以及上升沿和下降沿的位置